一体式二维转动微弹性调整架制造技术

一种一体式两维转动微弹性调整架，包括基座与弹性层之间有作为固定支点的细颈部连为一体。在弹性层相对于基座的内表面上有两组结构相同相互垂直置放的微弹性小槽，有两个调整螺钉从基座上一条对角线上穿过基座顶在弹性层上。通过分别调节两个调整螺钉，可以使弹性层绕细颈部相对于基座作左右或上下的转动。因为基座与调节部分的弹性层为一体化结构，减小了静态飘移，增加了调整架的稳定性。加工简单、装配方便、成本低，适宜批量生产。尤其适用于精密光学和精密机械的调整机构中。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一体式二维转动微弹性调整架。主要应用于精密光学和精密机械的调整机构中。如激光器的谐振腔架或者光纤光学的调整架。
技术介绍
在二维转动调整架中，调节部分和固定部分是两个分立的部件，它们通过三个高副支承点进行联结，这三个点中一个为调节支点，另外两个为调节点。依靠这二个调节点的调节和一个调节支点来实现二维调整。这类调整架已广泛应用于各类精密光学和精密机械的调整结构中，并已有系列化产品(参见文献1.Newport Catalog，1992，P.D1-E16.2.Micro Control Catalog，1992，P.7.90-7.140.3.精密仪器结构设计手册，机械工业出版社，1987，P.945)。上述调整架的元件较多，制造精度要求高，装配复杂，生产效率低；同时很难控制调整架的尺寸，不适用于那些要求体积小，调节空间小的场合；并且由于调整部件和调整支座之间靠高副连接，静态漂移较大，在实际使用中常常会导致稳定性的下降。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服上述在先技术的不足，提供一种结构简单、加工装配方便，体积小，稳定性好，造价低廉的二维转动微弹性调整架。本技术调整架的结构如图1、图2、图3所示，它主要包括两种元件，调整架主体1和第一、第二调整螺钉2、3。调整架主体1是由同一种材料构成的一体化结构，用电火花整体线切割加工而成，它含有两组微弹性小槽102和104，弹性层101和细颈部103以及基座105。调整架主体1的具体结构是调整架主体1含有基座105，基座105的一角上有细颈部103，在细颈部103的上面有与基座105和细颈部103连为一体的弹性层101，弹性层101上相对基座105的内表面上有相互垂直的结构相同的第一组和第二组微弹性小槽102和104。每条微弹性小槽102、104的槽底圆孔107。在基座105上有对称分布在对角线上的第一调整螺钉2和第二调整螺钉3穿过基座105顶在弹性层101上。所说的细颈部103与第一、第二组微弹性小槽102、104的交叉点位于基座105的另一对角线上，在弹性层101的外表面上开有螺纹孔106。细颈部103在介于基座105和弹性层101之间的一角上，起连接作用，相当于两者之间的固定支点，如图1所示。在弹性层101与基座105相对的内表面上有第一、第二微弹性小槽102和104是用电火花线切割加工的N≥3条小槽，构成相交在一端上十字交叉垂直置放。第一、第二两只调整螺钉2、3对称分布在基座105的对角线上，细颈部103以及微弹性小槽102、104的交叉点位于基座105另一对角线上的一端。也就是说，第一调整螺钉2和细颈部103连线与第一组微弹性小槽102相互垂直、第二调整螺钉3和细颈部103连线与第二组微弹性小槽104是相互垂直的，如图3所示。第一和第二调整螺钉2和3穿过基座105顶在弹性层101上如图1，图2、图3所示。弹性层101外表面上可以根据需要开n≥2个螺纹孔106以备固定置放在调整架上的被调整物体，如图5所示。当本技术的调整架用在小型激光器或光纤调整中及其它二维转动调节时弹性层101作为安装平台使用。弹性层101开槽后最薄部分的厚度t＜2mm。而且每条微弹性小槽的槽底用线切割割直径为d＝0.15～0.8mm的槽底圆孔107，小槽的宽度w＝0.2d～0.5d。使应力变形集中在圆孔处，使弹性层101和基座105之间具有平行弹簧特性。即第一、第二两只调整螺钉2、3顶在弹性层101时，所产生的扭曲形变被第一、第二两组微弹性小槽102、104吸收，弹性层101只有转动而无自身形变。利用第一组微弹性小槽102，通过调节第一调整螺钉2，可以使弹性层101绕细颈部103相对于基座105作一维(左右或上下)的转动。利用第二组微弹性小槽104，通过调节第二调整螺钉3，可以使弹性层101绕细颈部103相对于基座105作另一维(上下或左右)的转动。因为细颈部104和弹性层101以及基座105是一体的，这样就可实现弹性层101相对于基座105的两维转动调节。调整架主体1可采用有良好弹性的耐磨材料如锡青铜QSn4-3，调整螺钉采用50号钢或轴承钢GCr15或工具钢T10等材料制造。热处理淬火后磨削。根据调节所需的分辨率确定两调整螺钉的螺距。在设计过程中，上述调整架主体1的各个部分可根据使用要求设计关键尺寸，一般选取t＜2mm，d＝0.15～0.8mm，螺纹孔106数n＝3～5，微弹性小槽宽度w＝0.2d～0.5d。调整架主体1的边长l，也就是说基座105、弹性层101长度方向上正方形边长l如图4所示。通常取l＝25t～50t，基座105的厚度h0＝5～20t，弹性层101的厚度h1＝5～15t。本技术的优点本二维转动微弹性调整架的结构简单，元件少，对制造和装配的要求较低，对调整架的主体1经过铣床粗加工后用电火花线切割一次加工即成。加工简单而且装配方便，便于批量生产。因此能大大提高生产效率和降低调整架造价。同时可通过适当地设计调整架的关键尺寸来满足不同场合下的使用要求，特别是那些要求体积小，调节空间小的场合。另外由于基座105与调节部分的弹性层101为一体化结构，大大减小了静态漂移，增加了调整架的稳定性。因此在诸如光纤光学以及各种小型激光器的谐振腔的腔镜的调节器件中，具有极大的优越性和推广价值。附图说明图1为本技术一体式二维转动微弹性调整架的主视简图图2为图1中本技术一体式二维转动微弹性调整架的A-A剖视简图图3为图1中本技术一体式二维转动微弹性调整架的B-B剖视简图图4为本技术一体式二维转动微弹性调整架的左视简图图5为本技术一体式二维转动微弹性调整架主体1的仰视简图图6为本技术一体式二维转动微弹性调整架主体1的俯视简图图7为图1圆圈C内微弹性小槽104的部分剖视示意图具体实施方式将上述图1、图2所示的结构投入实际使用中，应用于半导体激光器的谐振腔反射镜的调整机构上。基座105和弹性101为正方形，该调整架中的结构特征尺寸为第一、第二两组微弹性小槽102、104含有的小槽数N＝4，开槽后的弹性层101最薄部分的厚度t＝0.3mm，槽底圆孔107的直径d＝0.8mm，正方形边长l＝30mm，微弹性小槽宽度w＝0.32mm，基座105的厚度h0＝6mm，弹性层101的厚度h1＝4mm，弹性层101外表面上的螺纹孔106数n＝4，二维转动的调整范围±3°。该调整架稳定性好，实际使用中稳定时间大于24小时，是在先技术稳定时间的5～10倍，并且该调整架的造价仅有在先技术中常规二维转动调整架的1/10，因此本新型具有很高的推广价值和使用价值。权利要求1.一种一体式二维转动微弹性调整架，包括含有基座(105)的调整架主体(1)，以及穿过基座(105)的第一调整螺钉(2)和第二调整螺钉(3)；其特征在于在基座(105)的一角上有细颈部(103)，在细颈部(103)的上面有与基座(105)和细颈部(103)连为一体的弹性层(101)，在弹性层(101)相对于基座(105)的内表面上有相互垂直结构相同的第一组微弹性小槽(102)和第二组微弹性小槽(104)，每条微弹性小槽(102、104)的槽底有槽底圆孔(107)，所说的第一调整螺钉(2)和第二调整螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体式二维转动微弹性调整架，包括：含有基座（１０５）的调整架主体（１），以及穿过基座（１０５）的第一调整螺钉（２）和第二调整螺钉（３）；其特征在于在基座（１０５）的一角上有细颈部（１０３），在细颈部（１０３）的上面有与基座（１０５）和细颈部（１０３）连为一体的弹性层（１０１），在弹性层（１０１）相对于基座（１０５）的内表面上有相互垂直结构相同的第一组微弹性小槽（１０２）和第二组微弹性小槽（１０４），每条微弹性小槽（１０２、１０４）的槽底有槽底圆孔（１０７），所说的第一调整螺钉（２）和第二调整螺钉（３）穿过基座（１０５）顶在弹性层（１０１）上，是对称分布在基座（１０５）的对角线上，所说的细颈部（１０３）与第一、第二组微弹性小槽（１０２、１０４）的交叉点位于基座（１０５）的另一对角线上，在弹性层（１０１）的外表面上开有螺纹孔（１０６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庞向阳，王聪瑜，汤更秀，刘志刚，王国兴，朱健强，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]